深亚微米FPGA的结构和CAD设计

第1章引言

1．1FPGA概述

1．2FPGA结构问题

1．3研究方法和CAD工具

1．4本书结构

1．5致谢

第2章背景知识与之前的研究工作

2．1FPGA结构

2．1．1FPGA可编程技术

2．1．2FPGA逻辑单元块结构

2．1．3FPGA布线结构

2．2FPGACAD工具

2．2．1综合和逻辑单元块打包

2．2．2布局

2．2．3布线

2．2．4延时模型

2．2．5时序分析

2．3小结

第3章CAD工具：打包和布局

3．1逻辑单元块打包

3．1．1基于簇的逻辑单元块

3．1．2基本逻辑单元块打包算法：VPack

3．1．3时序驱动逻辑单元块打包算法：T-VPack

3．1．4T-VPack和VPack的比较

3．2布局：VPR

3．2．1V：PR布局工具概述

3．2．2新型自适应退火方案

3．2．3新型成本函数：线性拥挤

3．2．4线网边界框的增量式更新方法

3．3小结

第4章布线工具和布线结构生成

4．1CAD流程中VPR的地位

4．2参数化结构及其生成

4．2．1参数化结构

4．2．2布线资源图

4．2．3参数化结构的自动生成

4．3布通率驱动布线器

4．3．1成本函数和布线策略

4．3．2速度的改进

4．4时序驱动布线器

4．4．1Elmore延时模型的优点

4．4．2Elmore延时的直接优化

4．4．3线网布线算法复杂度

4．4．4动态基本成本函数

4．4．5布线策略

4．5延时提取和时序分析

4．6布线器和布局算法的验证

4．6．1布通率驱动布线器和布局算法

4．6．2时序驱动布线器

4．7小结

第5章全局布线结构

5．1研究出发点

5．2实验方法

5．2．1CAD流程

5．2．2面积利用率的衡量指标

5．2．3FPGA结构的重要细节

5．3实验结果：偏向型布线结构

5．3．1逻辑单元块方形阵列的结果

5．3．2逻辑单元块矩形阵列的结果

5．4实验结果：非均匀型布线结构

5．4．1中心/边缘布线通道宽度比例

5．4．2中心加宽的布线通道

5．4．3I／O布线通道

5．5小结

第6章基于簇结构的逻辑块

6．1研究出发点

6．2实验方法

6．2．1CAD流程

6．2．2面积模型

6．2．3延时模型

6．2．4结构评估标准：面积延时积

6．2．5FPGA的结构假设

6．3逻辑簇输入数和逻辑簇尺寸之间的关系

6．4逻辑单元块和互连之间的连通度与逻辑簇尺寸的关系

6．5速度与面积利用率和逻辑簇尺寸的关系

6．6逻辑簇尺寸对编译时间的影响

6．7小结

第7章详细互连结构

7．1研究出发点

7．2实验方法

7．2．1FPGA结构假定

7．2．2CAD流程

7．2．3延时模型的准确性

7．2．4面积模型

7．2．5实验规则

7．3单种线长结构

7．3．1开关盒问题

7．3．2单线型的最佳线长

7．3．3逻辑单元块和互连通道之间的连通度

7．4两种类型的可分割线段结构

7．4．1单种三态缓冲器互连开关

7．4．2带缓冲器的4倍线配合传输管互连结构

7．4．3带缓冲器的8倍线配合传输管互连结构

7．4．4传输管开关4倍线配合缓冲器互连结构

7．5内部分布率

7．5．1只带缓冲器的单种4倍线结构

7．5．2双线型结构

7．6线距对速度的影响

7．7总体结构比较

7．8小结

第8章结论和后续工作

8．1研究成果总结

8．2工作展望

8．2．1CAD工具的改善

8．2．2FPGA结构的后续研究

附录AVPR中的视图

附录BFPGA电路和工艺建模

B．1晶体管级电路图及其假设条件

B．1．1FPGA的互连结构

B．1．2逻辑单元块结构

B．2RC等效电路提取及延时计算

附录C互连晶体管和金属线的尺寸

C．1传输管互连开关的尺寸调整

C．2三态缓冲器互连开关的尺寸调整

C．3连接盒输出引脚的三态缓冲器

C．4金属线宽度和线距

参考文献

关键词索引

专业名词中英文对照

　　本书详细论述了在高性能FPGA结构设计和CAD软件开发中的要点，着重探讨了对深亚微米FPGA至关重要的技术和学术问题。本书适合于电子和计算机技术专业高年级本科生和研究生使用，也可供通信、软件和机电类研究生、教师，以及相关专业技术人员参考。　　本书译自加拿大VaughnBetz等所著的《ArchitectureandCADforDeepsubmicronFPGAs》，该书是FPGA硬件结构设计和软件算法开发的经典之作。书中详细论述了在高性能FPGA结构设计和CAD软件开发中的要点，着重探讨了对深亚微米FPGA至关重要的技术和学术问题。本书不讨论如何使用商用的FPGA器件，而是侧重于自主研究设计FPGA芯片结构和软件算法。通过分析和比较不同的可编程硬件结构、优化算法，得出提高FPGA芯片结构效率和算法性能的基本方法。　　本书适合于电子和计算机技术专业高年级本科生和研究生使用，也可供通信、软件和机电类研究生、教师，以及相关专业技术人员参考。